Dolgo se je mislilo, da je spiralna zasnova plavuti edina možnost za uporabo v okoljih, ki zahtevajo težke materiale, dolgo življenjsko dobo in splošno trdnost. Zdi se, da so ploščato rebraste tuljave preveč krhke za obremenitve številnih industrijskih aplikacij. Toda v zadnjih nekaj desetletjih je postalo pogosteje videti toplotne izmenjevalnike v obliki ploščatih plavuti, ki se uporabljajo za skupino v industrijskih aplikacijah.
To ne pomeni, da so tuljave s ploščatimi rebri nadomestile spiralno rebro. Še vedno obstaja nešteto aplikacij, kjer so tuljave s spiralnimi rebri najboljša možnost, vendar novi procesi, ki omogočajo stvari, kot so večji premeri reber, pomenijo, da so postale možnosti s ploščatimi rebri bolj priljubljene za aplikacije, kjer bi prej upoštevali samo konstrukcije s spiralnimi rebri.
V tem prispevku bomo razpravljali o obeh vrstah izmenjevalnikov toplote – nekaj podrobnosti o tem, kako so izdelani, in o prednostih vsakega.
Plošča fin
V ploščatem toplotnem izmenjevalniku so cevi vstavljene skozi niz kovinskih "plavuti". Ta rebra so izdelana z neprekinjenim zvitkom (0,004” do 0,032”) kovine – na primer bakra ali aluminija –, ki se dovaja skozi stiskalnico, ki preluknja luknje za cevi in odreže pločevino na želeno velikost. Da bi to dosegli, stiskalnice uporabljajo več različnih tipov matric, ki omogočajo spremenljive konfiguracije reber na palec (FPI), razmik med cevmi in premer cevi.
Nato se skozi rebra vstavijo cevi. Nato se cevi razširijo, da tvorijo varno vez znotraj paketa reber, da se poveča prenos toplote med cevmi in rebri. To je mogoče doseči z mehanskim postopkom ali z uporabo vode pod pritiskom.
Prednosti
1. Raznolikost materialnih možnosti: Pri ploščatih tuljavah so lahko rebra izdelana iz poljubnega števila materialov. Nekateri priljubljeni primeri so baker, aluminij, ogljikovo jeklo in nerjavno jeklo, pri čemer so materiali, kot sta baker-nikelj, manj pogosti, a niso nič nenavadnega.
2. Raznolikost možnosti konfiguracije površine plavuti: plavuti je mogoče izdelati z različnimi vzorci in izboljšavami, ki med drugim povečajo turbulenco zraka ali olajšajo čiščenje tuljave. Nekatere priljubljene površine plavuti so:
Ploščata plavut
Valovita plavut
Sinusna plavut
Dvignjena suličasta plavut
Rešetkasta plavut
3. Učinkovitost prenosa toplote: tuljave s ploščatimi rebri lahko zagotovijo boljši koeficient prenosa toplote na strani zraka kot tisti, ki ga zagotavljajo spiralno zavita rebra zaradi večje sekundarne površine, kar pomeni, da se energija skozi tuljavo prenaša učinkoviteje.
4. Spremenljivost gostote reber: zasnova toplotnih izmenjevalnikov s ploščatimi rebri omogoča široko paleto gostot reber, s tipičnim razponom od 1 do 25 FPI. Tuljave s standardnimi spiralno zavitimi rebri so na tem področju bolj omejene, pri čemer je tipičen razpon od 4 do 13 FPI, vendar lahko nekatera spiralno zavita rebra z zelo nizko višino rebri dosežejo veliko večji FPI.
Spiralna plavut
Spiralno zavite plavuti, imenovane tudi zasnova vijačnih plavuti, so v bistvu prav to – vijačna plavut, ovita okoli cevi. Za razliko od zasnov ploščatih rebrov, ki vključujejo več cevi, ki potekajo skozi skupno rebro, spiralno zavite rebri vključujejo, da je vsaka cev obdana s spiralnimi rebri po celotni dolžini.
Prednosti
1. Možnost enostavne zamenjave: Za razliko od zasnov s ploščatimi rebri, kjer je lahko odstranjevanje in zamenjava posameznih komponent manj ekonomična kot zamenjava celotne tuljave, nekatere spiralno zavite zasnove omogočajo preprosto zamenjavo cevi, če se katera poškoduje.
2. Zelo dober stik in vez med plavutjo in cevjo (zlasti pri uporabi metode vdelanih plavut): Obstaja nekaj različnih metod, ki se uporabljajo za izdelavo spiralno zavite rebraste cevi. Metoda vdelane plavuti ustvari najboljšo vez med plavutjo in cevjo in se lahko uporablja pri višjih temperaturah, medtem ko sta možnosti z navijanjem robov in L-nogo bolj primerni za uporabo pri nižjih temperaturah.
• Navit rob – trak materiala za plavuti je navit na cev v pravokotni smeri, kar ustvarja neprekinjeno spiralno rebro vzdolž dolžine cevi. Plavut in cev sta povezani z napetostjo.
• Ovijanje ali "L" noga - trak materiala plavuti bi bil na cev tako, da se del traku plavuti upogne za 90° in leži vzporedno s cevjo, kar ustvarja "nogo". Ta noga poveča kontaktno površino plavuti s cevjo, kar zagotavlja dodaten prenos toplote. Ta metoda temelji tudi na natezni vezi.
• Vdelano: Pri tej metodi se na površini cevi zareže utor in trak s plavuti se navije v utor. Robovi utora so potisnjeni nazaj čez rob plavuti, da se plavut zaklene na mestu. S to metodo se sam material cevi poveže s plavuti, vez, ki se ohrani tudi pri uporabi pri visokih temperaturah.
3. Več možnosti materiala pri visokih temperaturah: Za aplikacije, ki vključujejo temperature zraka med 400 in 700 °F, so izvedljiva spiralno ovita rebra iz aluminija in jekla, medtem ko morajo biti tuljave ploščatih reber izdelane iz jeklenih reber in cevi, ko delujejo pri takih temperaturah.
